Método para controlar una pantalla (320) que incluye un ordenamiento de elementos (20) de pantalla,

comprendiendo cada uno de los elementos de pantalla subpíxeles de color rojo, verde, azul y blanco, comprendiendo dicho método las etapas de:

etapa a: recibir señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para controlar los colores rojo, verde y azul de cada uno de los elementos (20) de pantalla de la pantalla (320);

etapa b: procesar las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para generar las correspondientes señales de control de salida rojo, verde, azul y blanco (Rp, Gp, Bp, Wp) para los subpíxeles rojo (R), verde (G), azul (B) y blanco (W) de cada uno de los elementos (20) de pantalla, mejorándose dichas señales de control de salida (Rp, Gp, Bp, Wp) según un factor de ganancia (HS) para aumentar la luminosidad del elemento, reduciéndose selectivamente una saturación de color para elementos (20) de pantalla en regiones de color de alto brillo y alta saturación de una imagen definida por las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) modulando el factor de ganancia (HS) en estas regiones para evitar que las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) se mapeen fuera de un espacio de color posible por la pantalla (320), y etapa c: aplicar dichas señales de control de salida (Rp, Gp, Bp, Wp) a los respectivos subpíxeles (R, G, B, W) para cada uno de los elementos (20) de pantalla de la pantalla (320), caracterizado porque el factor de ganancia (HS) se hace adaptativo en respuesta al número de los elementos (20) de pantalla en los que aparece la desaturación de color.

Controlar una pantalla que comprende un espacio de color rgbw

Campo de la invención

La presente invención se refiere a métodos para controlar pantallas que comprenden ordenamientos de elementos. Además, la invención también se refiere a pantallas que comprenden ordenamientos de elementos que operan según los métodos. La presente invención no sólo es aplicable a pantallas de cristal líquido (LCD) sino que también puede emplearse con otros tipos de pantalla, por ejemplo pantallas de espejo activado como se describe en la patente estadounidense nº US5.592.188 (Texas Instruments) .

Antecedentes de la invención

Las LCD de color más comunes en el uso general actual comprenden un ordenamiento bidimensional de elementos de pantalla, incluyendo cada elemento subpíxeles rojo (R) , verde (G) y azul (B) que emplean filtros de color asociados. Cada elemento de este tipo puede hacerse funcionar para representar potencialmente todos los colores, pero los filtros de color de cada elemento absorben del orden de 2/3 de la luz que pasa a su través. Con el objeto de aumentar la transmitancia óptica de elemento, es una práctica conocida en la técnica añadir un subpíxel blanco (W) a cada elemento de la manera representada en la figura 1 en la que un elemento de tres subpíxeles se indica por 10, y un elemento de cuatro subpíxeles que incluye un subpíxel blanco (W) se indica por 20.

En el elemento 20, los subpíxeles rojo (R) , verde (G) y azul (B) tienen cada uno un área que es el 75% de la de un subpíxel de color correspondiente incluido en el elemento 10. Sin embargo, el subpíxel blanco (W) del elemento 20 no incluye un filtro de color en el mismo y en funcionamiento puede transmitir una cantidad de luz correspondiente a la suma de transmisiones de luz a través de los subpíxeles rojo (R) , verde (G) y azul (B) del elemento 20. Por tanto, el elemento 20 puede transmitir sustancialmente 1, 5 veces más luz que el elemento 10. Tal transmisión mejorada es beneficiosa en las LCD empleadas para implementar televisión, en ordenadores portátiles en los que se desea un brillo de pantalla aumentado, en televisores de proyección (vista frontal y trasera, LCD y DLP) , en ordenadores portátiles en los que se desea un brillo de pantalla aumentado, en ordenadores portátiles en los que se desean pantallas de iluminación posterior altamente eficaces con respecto a la energía para conservar la energía y de esto modo prolongar el tiempo de funcionamiento por sesión de carga de batería, y en proyectores gráficos de LCD/DLP (beamers) . Sin embargo, la introducción del subpíxel blanco (W) en el elemento 10 para generar el elemento 20 introduce un problema técnico en lo que concierne al control óptimo de los subpíxeles R, G, B, W de cada elemento 20 para proporcionar una reproducción óptima de una imagen en color en la pantalla.

Las pantallas de cristal líquido (LCD) que comprenden cada una un ordenamiento de elementos, incluyendo cada elemento subpíxeles rojo (R) , verde (G) , azul (B) y blanco (W) , se describen en una solicitud de patente estadounidense publicada nº US2004/0046725. Además, cada una de las pantallas descritas también incluye líneas de puerta para transmitir señales de puerta a sus subpíxeles, y líneas de datos para transmitir señales de datos a sus subpíxeles. Las pantallas descritas incluyen cada una además un controlador de puerta para suministrar señales de puerta a las líneas de puerta, un controlador de datos para suministrar tensiones de datos a las líneas de datos, y un modificador de señal de imagen. El modificador de señal de imagen incluye un convertidor de datos para convertir señales de imagen de tres colores en señales de imagen de cuatro colores, un optimizador de datos para optimizar las señales de imagen de cuatro colores del convertidor de datos, y una unidad de salida de datos que suministra las señales de imagen optimizadas al controlador de datos en sincronización con un reloj.

Se conocen regímenes para controlar los cuatro subpíxeles rojo (R) , verde (G) , azul (B) , y blanco (W) de cada elemento. En un régimen "Min-simple" conocido, un régimen tal que representa el método de control más simple, se mapean las señales de entrada de pantalla Ri, Gi, Bi para los colores rojo, verde, azul respectivamente con las correspondientes señales de salida para controlar los subpíxeles rojo (R) , verde (G) , azul (B) respectivamente, denotándose estas señales de salida por Ro, Go, Bo respectivamente. En el régimen "Min-simple", se computa un mínimo de las señales de entrada Ri, Gi, Bi para que cada elemento genere una señal de control Wo para el subpíxel blanco (W) del mismo. En este régimen "Min-simple", un primer conjunto de ecuaciones (Ecs. 1) se refiere a:

Ecs.1

donde min (x, y, z) es una función que identifica un valor mínimo de argumentos x, y y z. Cuando se emplea el primer conjunto de ecuaciones (Ecs. 1) , las señales de entrada Ri, Gi, Bi = 240, 160, 120 respectivamente dan como resultado señales de salida de modo que Ro, Go, Bo, Wo = 240, 160, 120, 120 respectivamente. Una salida de color óptica RGB total de los cuatro subpíxeles del elemento 20 se transforma entonces en Rt, Gt, Bt = 360, 280, 240. La comparación de las señales de entrada Ri, Gi, Bi con el color óptico logrado Rt, Gt, Bt muestra un brillo mejorado pero con una saturación del color reducida para todos los colores menos el blanco, el gris y los completamente saturados en una imagen presentada; tal distorsión de la reproducción de color representa un problema técnico abordado por la presente invención.

En otro régimen conocido denotado por "Min-1 ", las señales de salida Ro, Go, Bo se modifican para mantener constante la razón entre R, G, B. Mediante un enfoque de este tipo no se cambia un valor máximo para las señales de salida Ro, Go, Bo, sino que se modifican los valores de las componentes no máximas. En el régimen "Min-1", un conjunto de ecuaciones (Ecs. 2) re refiere a:

Por ejemplo, las señales de entrada Ri, Gi, Bi = 240, 160, 120 respectivamente dan como resultado las señales de salida Ro, Go, Bo, Wo = 240, 120, 60, 120 respectivamente que dan como resultado una salida de color total de Rt, Gt, Bt = 360, 240, 180 respectivamente. Este régimen "Min- 1" proporciona un brillo mejorado mientras que mantiene correctamente una razón entre colores, de esto modo la saturación de color no cambia. Por consiguiente, puede utilizarse el régimen "Min-1" para proporcionar resultados más satisfactorios en comparación con el régimen "Minsimple" mencionado anteriormente.

En el régimen "Min-1", un valor para la salida Wo para el subpíxel blanco (W) se deriva simplemente de un mínimo de las señales de entrada Ri, Gi, Bi. Los regímenes "Min-2" y "Min-3" conocidos son similares al régimen "Min-1" aunque la salida Wo del subpíxel blanco (W) se calcula a partir de la ecuación 3 (Ec. 3) y la ecuación 4 (Ec. 4) respectivamente:

Ec. 3

Ec. 4

El régimen "Min-2" puede utilizarse para mejorar las zonas de luz en imágenes a color presentadas en una LCD correspondiente, mientras que el régimen "Min-3" puede utilizarse para mejorar los tonos medios en imágenes presentadas en la LCD.

Alternativamente, en un régimen "MaxW" derivado del régimen "Min-1" mencionado anteriormente, un valor para la salida Wo para controlar el subpíxel blanco (W) se deriva de las condiciones definidas en las ecuaciones 5 (Ecs. 5) :

Ecs.5

Por ejemplo, cuando se usa el régimen MaxW, las señales de entrada que tienen valores Ri, Gi, Bi = 240, 160, 120 dan como resultado respectivamente las salidas Ro, Go, Bo, Wo = 240, 80, 0, 240 respectivamente y consecuentemente las razones de color observadas totales Rt, Gt, Bt = 480, 320, 240 respectivamente; dicho de otro modo, se mejora el brillo y se mantiene la saturación de color.

En un artículo publicado "TFT-LCD con sistema de color RGBW", Baek-woon Lee et al., Samsung Electronics Corp., Society for Information Display (Sociedad para la exhibición de información) 2003 - Compendio de documentos técnicos, págs. 1212-1215, se describe un régimen alternativo al régimen MaxW mencionado anteriormente; en el régimen alternativo dado a conocer, no se define una salida para el subpíxel blanco (W) y la salida de color total Rt, 45 Gt, Bt se determina directamente a partir de las señales de entrada Ri, Gi, Bi respectivamente según las ecuaciones 6 (Ecs.6) :

Ganancia = 1 + Min/ (Max-Min) de modo que la ganancia se limita a un valor 2

Rt = Ro... [Seguir leyendo]

1. Método para controlar una pantalla (320) que incluye un ordenamiento de elementos (20) de pantalla, comprendiendo cada uno de los elementos de pantalla subpíxeles de color rojo, verde, azul y blanco, comprendiendo dicho método las etapas de:

etapa a: recibir señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para controlar los colores rojo, verde y azul de cada uno de los elementos (20) de pantalla de la pantalla (320) ;

etapa b: procesar las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para generar las correspondientes señales de control de salida rojo, verde, azul y blanco (Rp, Gp, Bp, Wp) para los subpíxeles rojo (R) , verde (G) , azul (B) y blanco (W) de cada uno de los elementos (20) de pantalla, mejorándose dichas señales de control de salida (Rp, Gp, Bp, Wp) según un factor de ganancia (HS) para aumentar la luminosidad del elemento, reduciéndose selectivamente una saturación de color para elementos (20) de pantalla en regiones de color de alto brillo y alta saturación de una imagen definida por las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) modulando el factor de ganancia (HS) en estas regiones para evitar que las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) se mapeen fuera de un espacio de color posible por la pantalla (320) , y

etapa c: aplicar dichas señales de control de salida (Rp, Gp, Bp, Wp) a los respectivos subpíxeles (R, G, B, W) para cada uno de los elementos (20) de pantalla de la pantalla (320) , caracterizado porque el factor de ganancia (HS) se hace adaptativo en respuesta al número de los elementos (20) de pantalla en los que aparece la desaturación de color.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el procesamiento en la etapa b comprende las etapas de:

etapa d: computar para cada uno de los elementos (20) de pantalla una transmisión óptica potencial máxima a través del mismo;

etapa e: ajustar a escala las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para cada uno de los elementos (20) de pantalla según la transmisión óptica máxima a través del mismo computada en la etapa d;

etapa f: computar un valor mínimo (CM) de las señales de entrada (Rg, Gg, Bg) ajustadas a escala de la etapa e;

etapa g: computar señales intermedias (Rs, Gs, Bs) para las señales de entrada (Rg, Gg, Bg) ajustadas a escala de la etapa e en relación con el valor mínimo (CM) de la etapa f para cada uno de los elementos (20) de pantalla;

etapa h: computar un valor máximo (Maxs) de las señales intermedias computadas (Rs, Gs, Bs) de la etapa g para cada uno de los elementos (20) de pantalla;

etapa i: computar los excesos (Rexceso, Gexceso, Bexceso) de la etapa (g) en relación con el valor máximo (Maxs) de la etapa h para cada uno de los elementos (20) de pantalla;

etapa j: computar una diferencia entre los excesos computados (Rexceso, Gexceso, Bexceso) de la etapa i en relación con las señales intermedias (Rs, Gs, Bs) de la etapa g para generar señales de control de salida (Rp, Gp, Bp) para los subpíxeles rojo, verde y azul de cada uno de los elementos (20) de pantalla;

etapa k: computar un valor de luminancia (Yexceso) de los excesos computados ajustados a escala (Rexceso, Gexceso, Bexceso) de la etapa i y el valor mínimo (CM) de la etapa f; y etapa I: aplicar el valor de luminancia de la etapa (k) para generar la señal de control de salida blanco (Wp) para controlar la salida óptica del subpíxel blanco, y aplicar las señales de control de salida de la etapa j para controlar la salida óptica de los subpíxeles rojo, verde y azul para cada uno de los elementos (20) de pantalla.

3. Método según la reivindicación 1, en el que el factor de ganancia (HS) en la etapa (b) se modifica adaptativamente por fotogramas de imagen como se presenta en la pantalla (320) .

4. Método según la reivindicación 3, en el que el factor de ganancia (HS) se modifica adaptativamente de una manera aumentada o disminuida progresiva.

5. Método según la reivindicación 3, en el que el factor de ganancia (HS) se aumenta o reduce progresivamente con histéresis.

6. Método según la reivindicación 1, que incluye una etapa adicional para convertir las señales de entrada (RI, GI, BI) de un dominio gamma y a un dominio lineal para el procesamiento en la etapa (b) y convertir las señales de control de salida (Rp, Gp, Bp, Wp) del dominio lineal al dominio gamma y para controlar los subpíxeles para cada uno de los elementos (20) de pantalla.

7. Método según las reivindicaciones 1 y 6, en el que dicho procesamiento en la etapa (b) se ejecuta sustancialmente según computaciones que comprenden:

etapa m: convertir las señales de entrada RI, GI, BI para los colores rojo, verde y azul respectivamente del dominio gamma y a los correspondientes parámetros Ri, Gi, Bi respectivamente en el dominio lineal según:

donde Q es un número de etapas de cuantificación empleadas; etapa n: multiplicar por el parámetro de ganancia (HS) en la etapa (b) para generar señales Rg, Gg y Bg: Max = max (Ri, Gi, Bi) donde max devuelve un valor máximo entre sus argumentos; Min = min (Ri, Gi, Bi) donde min devuelve un valor mínimo entre sus argumentos; GN = HS*Max/ (Max-Min) , donde HS es el factor de ganancia en la etapa (b) y GN se limita a un valor 1+A donde GN<1+A donde un parámetro A es una transmisión óptica relativa del subpíxel blanco en relación con la suma de los subpíxeles rojo, azul y verde etapa o: computar una señal común CM y señales de la misma Rs, Gs, Bs para los colores rojo, verde y azul respectivamente:

CM = min (Rg, Gg, Bg, A) donde min devuelve un valor mínimo de sus argumentos etapa p: computar un valor de exceso máximo y llevar a cabo sustracciones de las señales de exceso de la etapa (m) para generar señales Rp, Gp, Bp para los colores rojo, verde y azul respectivamente:

Maxs = max (Rs, Gs, Bs)

Exceso = Maxs-1, donde Exceso se ajusta a cero si se calcula para ser menor que cero Rexceso = Rs* (Exceso/Maxs)

Gexceso = Gs* (Exceso/Maxs)

Bexceso = Bs* (Exceso/Maxs)

Rp = Rs - Rexceso Gp = Gs - Gexceso Bp = Bs - Bexceso;

etapa q: computar una señal Yexceso según:

Yexceso = KR*Rexceso + KG*Gexceso + KB*Bexceso donde KR, KG y KB son coeficientes multiplicadores para los colores rojo, verde y azul respectivamente;

etapa r: computar una señal Wp para controlar la luminancia del subpíxel blanco:

Wp = (CM+Yexceso) /A; y etapa s: computar las señales de control de salida RP, GP, BP, WP para controlar propiedades ópticas de los subpíxeles rojo, verde, azul y blanco respectivamente, estando dichas señales de control de salida en el dominio gamma-y según:

8. Método según la reivindicación 7, en el que los coeficientes multiplicadores (KR, KG, KB) tienen valores numéricos sustancialmente correspondientes a 0, 2125, 0, 7154 y 0, 0721 respectivamente, y el número de etapas de cuantificación (Q) es sustancialmente igual a 255.

9. Método según la reivindicación 1, estando adaptado dicho método para procesar las señales de entrada para controlar al menos uno de: una pantalla de cristal líquido (LCD) , y un dispositivo de microespejo digital (DMD) .

10. Aparato para controlar una pantalla (320) que incluye un ordenamiento de elementos (20) de pantalla, comprendiendo cada uno de los elementos de pantalla subpíxeles de colores rojo, verde, azul y blanco, comprendiendo dicho aparato un procesador que puede hacerse funcionar para:

recibir señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para controlar los colores rojo, verde, y azul de cada uno de los elementos (20) de pantalla de la pantalla (320) ;

procesar las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) para generar correspondientes señales de control de salida rojo, verde, azul y blanco (Rp, Gp, Bp, Wp) para los subpíxeles rojo (R) , verde (G) , azul (B) y blanco (W) de cada uno de los elementos (20) de pantalla, mejorándose dichas señales de control de salida (Rp, Gp, Bp, Wp) según un factor de ganancia (HS) para aumentar la luminosidad del elemento, reduciéndose selectivamente una saturación de color para elementos (20) de pantalla en regiones de color de alto brillo y alta saturación de una imagen definida por las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) modulando el factor de ganancia (HS) en estas regiones para evitar que las señales de entrada (Ri, Gi, Bi) se mapeen fuera de un espacio de color posible por la pantalla (320) , y aplicar dichas señales de control de salida a los respectivos subpíxeles para cada uno de los elementos (20) de pantalla de la pantalla (320) ,

caracterizado porque el factor de ganancia (HS) se hace adaptativo en respuesta al número de los elementos (20) de pantalla en los que aparece la desaturación de color.

11. Aparato según la reivindicación 11, en el que la pantalla (320) se implementa como una pantalla de cristal líquido (LCD) o un dispositivo de microespejo digital (DMD) .

12. Software ejecutable en el procesador del aparato según la reivindicación 11, que ejecuta el método según la reivindicación 1 cuando se ejecuta en dicho procesador.